FREINAGE PNEUMATIQUE

Par : HASSAR M’HAMMED TREM (202)

Le :24/01/2017COURS-TREM.BLOGSPOT.COM

1-Présentation:

La maquette de freinage pneumatique est constituée de deux châssis, (tracteur et remorque) avec les différents composants d’un système de freinage .Les deux châssis (tracteur et remorque) sont indépendants et sont équipés de roulettes pivotantes. Cet exposé va aidez nous à comprendre le fonctionnement de base et le rôle d’un système de freins à air .Chaque stagiaire doit relire l’exposé régulièrement afin de bien comprendre la bonne méthode d’inspection d’un système de frein à air comprimé et afin de cerner les problèmes dus à un mauvais fonctionnement du système.

2-FREINS ET FREINAGE:

Le frottement est la force qui s’oppose au déplacement de deux surfaces qui sont en contact. Pour arrêter un véhicule, il faut exercer une force qui applique les garnitures de frein contre la surface usinée des tambours afin de créer un frottement. Ce frottement produit de la chaleur.

2.1-Chaleur - Énergie - Adhérence – Frottement:

Le moteur convertit l’énergie calorifique en énergie mécanique, alors que les freins, à l’inverse, reconvertissent cette énergie mécanique en énergie calorifique. Le frottement entre les tambours et les garnitures de freins, tout en limitant l’énergie mécanique produite par les tambours de frein et les roues en rotation, dégage de la chaleur. Celle-ci est absorbée par les tambours métalliques qui la dissipent par dispersion dans le milieu ambiant. La quantité de chaleur que peuvent absorber les tambours de frein dépend de l’épaisseur de métal utilisé pour leur fabrication. Quand le frottement créé entre les garnitures de frein et les tambours est suffisant, les roues arrêtent leur rotation; cependant, l’immobilisation totale du véhicule dépend de l’adhérence entre les pneus et la surface de la chaussée. Un véhicule équipé d’un moteur de 200 chevaux peut accélérer de 0 à 100 km/h en une minute. Imaginons alors la puissance nécessaire pour arrêter ce même véhicule, qu’il faut par ailleurs, en cas d’urgence, pouvoir amener à l’arrêt en moins de six secondes (exactement 1/10 du temps d’accélération).

10X100 km/h

Il faudrait ainsi, pour arrêter le véhicule en un dixième du temps d’accélération, une puissance de freinage dix fois supérieure à la puissance d’accélération, soit environ 2 000 chevaux.

250°C Normal 425°C Maximum 1 100°C Panique!

Tambours:

En supposant que le véhicule ait six roues, chacune devrait alors produire 1/6 de la puissance de freinage. Dans ce cas, un mauvais réglage d’une ou deux roues imposerait un plus gros effort de freinage aux autres roues et l’on risquerait de dépasser les limites pour lesquelles elles ont été conçues. Cette utilisation excessive des freins provoquerait un développement de chaleur dépassant les capacités d’absorption et de dispersion des tambours de frein. Un tel excès de chaleur endommage éventuellement les freins et peut entraîner des pannes. La meilleure température, pour les garnitures de frein, est de 250° C et ne devrait en aucun cas dépasser 425° C. Il importe de bien comprendre que la puissance qui permet l’arrêt crée un développement de chaleur qui peut détériorer les freins.

2.2-Vitesse - Poids - Distance :

Outre l’énergie, la puissance calorifique et le frottement, les autres éléments qui déterminent la distance que mettra un véhicule pour s’arrêter sont sa vitesse et son poids. La puissance de freinage nécessaire pour amener un véhicule à l’arrêt est directement proportionnelle à son poids et à sa vitesse. Par exemple, si le poids est deux fois plus élevé, la puissance de freinage doit être doublée pour arrêter le véhicule sur la même distance. Si c’est la vitesse qui est deux fois plus élevée, il faut une puissance de freinage quatre fois supérieure pour arrêter le véhicule sur la même distance. Si le poids et la vitesse doublent, la puissance de freinage doit alors être huit fois supérieure pour provoquer l’arrêt.

Prenons l’exemple d’un véhicule portant une charge de 14 000 kg à une vitesse de 16 km/h et qui freine normalement pour s’arrêter sur une distance de 30 mètres. Si la charge est portée à 28 000 kg et que la vitesse atteint 32 km/h, il faudrait que la puissance de freinage soit huit fois supérieure à celle d’un freinage normal pour amener le véhicule à l’arrêt sur la même distance de 30 mètres. Les freins ne peuvent offrir une telle puissance de freinage. Quand les limites du véhicule sont dépassées, la puissance de freinage ne suffit plus.

2.3-Puissance de freinage:

Par effet mécanique :

Les systèmes de freinage font intervenir divers dispositifs permettant de multiplier la force appliquée sur la pédale de frein. On place un levier sur un pivot ou point d’appui. Étant donné qu’il y a quatre pieds de distance entre A et C et un pied de C à B, il s’agit d’un rapport de quatre à un (4:1). La puissance a été multipliée par l’effet de levier. Le dispositif le plus couramment employé à cet effet est le levier, dont voici un exemple simple :

4 pieds 1 pied

BA

C

Si une force descendante de 100 livres est appliquée au point A, la force ascendante qui s’exercerait au point B serait de 400 livres.

Freins à came en S

Par effet pneumatique: Un autre moyen de multiplier davantage la force appliquée sur la pédale de frein est l’air comprimé. Nous savons tous comme il peut être difficile d’avancer par vent violent. L’air peut être comprimé et ainsi occuper un espace beaucoup plus restreint que ce qu’il occuperait normalement. C’est le cas de l’air enfermé dans les pneus d’un véhicule et qui en supporte le poids. Plus l’espace dans lequel l’air est comprimé est restreint, plus l’air oppose de résistance à la compression. Cette résistance crée une certaine pression dont on se sert pour obtenir la multiplication de la force. Supposons que l’on branche un réservoir d’air comprimé à un tuyau ayant une section de 1 pouce carré; si l’on place un bouchon ayant une surface de 1 pouce carré à l’extrémité du tuyau, l’air comprimé pousse le bouchon vers l’extérieur. Il suffit d’appliquer une balance graduée contre le bouchon pour mesurer la force exercée par l’air sur le bouchon.

10 lb/po21 poucecarré

Si la force ainsi mesurée s’élève à 10 livres, on peut alors dire qu’il s’exerce une force de 10 livres sur la surface de 1 pouce carré du bouchon, ce qui équivaut à une force de 10 livres par pouce carré (lb/po²). Plus l’air du réservoir est comprimé, plus la force exercée sur le bouchon est importante.

Effet de levier et air comprimé:

Dans un système de freinage pneumatique, les tuyaux ont une section circulaire et les bouchons sont des membranes souples agissant contre des biellettes.Si une pression de 120 lb/po² agit sur une membrane dont la surface couvre 30 pouces carrés, il s’exerce une force totale de 3 600 livres (120 X 30). Cette force, appliquée à une biellette actionnant un régleur de 6 po, qui lui-même agit sur une came, produit une force totale de 21 600 lb.po de couple (3 600 X 6), soit 1 800 lb.pi (21 600 ÷ 12). Par comparaison, il faut 25-30 lb.pi de couple pour serrer une roue de voiture, ce qui donne une idée de la puissance que l’on peut obtenir en combinant effet de levier et air comprimé.

Remarque:

1 bar = 14.503773773022 psi avec 1 psi =lb/po2

1 N.M = 0.73756214837 lb.pi

2.4-Distance d’arrêt:

Trois facteurs déterminent la distance d’arrêt : · Le délai d’intervention · Le temps de réaction · La distance de freinage Délai d’intervention : Le délai d’intervention est souvent appelé « délai de réflexion ». Il s’agit du temps qui s’écoule entre le moment où le conducteur perçoit le danger et celui où il appuie sur la pédale de frein, en moyenne 3/4 de seconde. Temps de réaction : Étant donné que l’air est facilement compressible, il faut qu’un volume relativement important d’air circule du réservoir jusqu’au cylindre récepteur avant d’exercer assez de pression pour appliquer les freins. Le temps de réaction est donc le temps qu’il faut à l’air pour circuler dans un système de freinage pneumatique en bon état (environ 4/10 de seconde). Distance de freinage : La distance parcourue par le véhicule entre le moment où le conducteur freine et l’arrêt complet du véhicule. Cette distance dépend du frottement des garnitures, de la dissipation de chaleur par les tambours et de l’adhérence des pneus à la route.

Quand la chaleur est trop forte, le freinage devient moins efficace. Plus la charge est lourde et plus la vitesse est grande, plus la puissance nécessaire pour arrêter le véhicule est importante.Il ne faut pas oublier qu’un tel véhicule muni de freins à air comprimé, même si ceux-ci sont bien réglés, ne s’arrête pas aussi rapidement qu’une voiture.

Conclusion:

Comparaison des distances:

3-COMPOSANTS DES SYSTÈMES DE FREINAGE PNEUMATIQUE:

Tout système de freinage pneumatique fonctionnel est composé des cinq éléments principaux suivants : 1. Un compresseur, pour comprimer l’air et munis d’un régulateur pour le contrôler. 2. Un réservoir, pour emmagasiner l’air comprimé. 3. Une commande au pied, pour régler l’arrivée d’air comprimé du réservoir au moment du freinage. 4. Des cylindres de frein et des régleurs de jeu, pour communiquer la force exercée par l’air comprimé à la timonerie mécanique. 5. Des garnitures de frein et des tambours ou rotors qui créent le frottement entraînant l’arrêt du véhicule.

Avant de pouvoir étudier le rôle de chaque élément du système de freinage, il est essentiel d’en comprendre le fonctionnement.

3.1- Le compresseur et le régulateur :

Dans un système de freinage pneumatique, la force est communiquée par l’intermédiaire de l’air comprimé qui provient d’un compresseur (1). Le compresseur agit par pompage de l’air dans un réservoir où l’air est emmagasiné sous pression. Le compresseur est entraîné par le moteur du véhicule par l’intermédiaire de courroies et de poulies ou par arbres et pignons. Lorsque ce sont des courroies qui entraînent le compresseur, on doit les inspecter régulièrement pour détecter les craquelures et vérifier leur tension. Il faut aussi vérifier si les pattes de fixation du compresseur sont cassées ou ses boulons desserrés.

Le compresseur est en prise directe avec le moteur, ce qui signifie qu’il tourne en même temps que le moteur. Lorsque la pression du circuit de freinage est normale, soit entre 80 lb/po² et 135 lb/po², le cycle de pompage du compresseur peut s’interrompre. Un régulateur (2) contrôle les pressions d’air minimale et maximale; on dit alors que le compresseur est soit en « cycle de décharge » ou en « cycle de pompage ». La plupart des compresseurs sont à deux cylindres qui ressemblent aux cylindres d’un moteur. Lorsque la pression du système atteint son niveau maximal, soit entre 115 et 135 lb/po², le régulateur fait tourner le compresseur à vide. Le compresseur doit pouvoir élever la pression du réservoir de 50 à 90 lb/po² en trois minutes ou moins.

Pour faire tourner le compresseur à vide, le régulateur dirige la pression d’air dans les soupapes d’admission du compresseur et les maintient ouvertes, ce qui permet à l’air de circuler dans les deux sens entre les deux cylindres, au lieu d’être comprimé. Lorsque la pression baisse, le régulateur laisse les soupapes d’admission se fermer, ce qui réactive le cycle de pompage du compresseur. Le régulateur doit activer le cycle de pompage du compresseur avant que la pression tombe à 80 lb/po². C’est pendant le cycle de décharge que le compresseur peut refroidir.

En général, le compresseur est lubrifié par le circuit de graissage du moteur, mais certains modèles sont dotés d’un système de graissage automatique dont il faut régulièrement vérifier le niveau.

Il est essentiel que l’air circulant dans un circuit de freinage pneumatique soit aussi propre que possible. C’est pourquoi l’air admis dans le compresseur doit d’abord passer par un filtre, lequel retient les particules de poussière. Le filtre à air doit être nettoyé périodiquement car l’encrassement du filtre diminue le débit d’air admis dans le compresseur, réduisant ainsi son efficacité. Sur certains véhicules, l’orifice d’admission du compresseur est relié à la tuyauterie d’admission et reçoit de l’air nettoyé par le filtre à air du moteur. Le compresseur à piston fonctionne selon le même principe que le moteur à combustion interne, c’est-à-dire selon un cycle d’admission et de compression. · Course d’admission : le piston qui descend dans le cylindre provoque la création d’une pression inférieure à la pression atmosphérique ambiante. Ceci entraîne l’admission de l’air dans le cylindre par la soupape d’admission.

· Course de compression: le piston, en remontant dans le cylindre, comprime l’air qui y est enfermé. La pression dans le cylindre augmente puisque l’air ne peut pas s’échapper par la soupape d’admission (fermée par l’air comprimé); lorsque le piston s’approche du point le plus élevé de sa course, l’air comprimé s’échappe par la soupape d’échappement et s’écoule dans la canalisation reliée au réservoir.

3.2-Les réservoirs:

Les réservoirs sont conçus pour emmagasiner l’air comprimé. Le nombre et la taille des réservoirs à installer sur un véhicule dépendent du nombre et de la taille des cylindres de frein, ainsi que des dimensions du frein de stationnement. La plupart des véhicules ont plusieurs réservoirs, ce qui permet au système d’emmagasiner un grand volume d’air. Le réservoir le plus près du compresseur est appelé réservoir d’alimentation ou réservoir humide (5), alors que les autres qui sont plus éloignés du compresseur sont appelés réservoirs primaire (8) et secondaire (10), ou réservoirs secs (8) (10). Lorsqu’il est comprimé, l’air s’échauffe, pour se refroidir ensuite dans le réservoir et former de la condensation. C’est d’ailleurs dans ce réservoir que se forme la plus grande partie de la condensation provenant de l’humidité de l’air d’arrivée. Si l’huile qui s’échappe par les segments de piston du compresseur se mélange avec l’humidité, il se forme un dépôt dans le fond du réservoir. L’accumulation de ce dépôt (eau et huile) risque de pénétrer dans le circuit de freinage; or l’eau empêche le bon fonctionnement des soupapes et des autres pièces mobiles et peut geler en hiver, entraînant alors la défaillance des soupapes ou des cylindres de frein. Les réservoirs sont également munis de robinets de vidange qui permettent d’éliminer la condensation et les dépôts qui pourraient s’être formés.

On peut installer un dispositif d’assèchement de l’air (3) entre le compresseur et le réservoir humide pour évacuer l’humidité de l’air comprimé. Certains sont remplis d’un déshydratant très efficace et munis d’un filtre à huile, alors que d’autres sont vides et dotés de déflecteurs conçus pour séparer l’humidité de l’air. Dans les deux cas, on utilise la pression de l’air pour purger ou évacuer les contaminants accumulés dans le déshydratant. Le robinet de purge est muni d’un élément chauffant qui empêche l’humidité de geler lorsqu’il fait froid. Le câblage de l’élément chauffant doit faire l’objet d’une inspection pour vérifier si certains fils sont lâches ou mal raccordés. Les réservoirs sont également munis d’une soupape de sûreté.

Le dispositif d’assèchement de l’air

La soupape de sûreté

Si le régulateur était en panne et ne parvenait pas à « décharger » le compresseur, la soupape de sûreté (4) protégerait les réservoirs de la surpression et de l’explosion. Cette soupape comprend une bille à ressort qui permet à l’air de décharger la pression du réservoir dans l’atmosphère. C’est la force du ressort qui détermine le réglage de la pression de la soupape. En général, les soupapes de sûreté sont réglées à 150 lb/po². Lorsque la pression du système s’élève à environ 150 lb/po², cette soupape expulse la bille hors de son siège, ce qui permet à la pression de s’échapper par l’orifice d’échappement du boîtier du ressort. Lorsque la pression du réservoir a suffisamment diminué (approximativement 135 lb/po²), le ressort ramène la bille sur son siège, enfermant ainsi la pression du réservoir. Les soupapes de sûreté ne sont pas toutes dotées de dispositifs de déverrouillage manuel.

Pression d’air supérieure à 150 lb/po²

Une soupape qui déleste de la pression indique que le régulateur ou le compresseur doivent être révisés ou réparés, ce qui doit être fait par un mécanicien certifié.

3.3-La commande au pied

La commande au pied (31) permet au conducteur d’actionner les freins. La quantité d’air comprimé que l’on envoie dans le circuit de freinage est fonction de la course imprimée à la pédale; cependant, la puissance maximale obtenue au freinage correspond à la pression d’air qui se trouve dans le réservoir. Pour desserrer les freins, il suffit de relâcher la pédale.

Lorsque le conducteur appuie sur les freins en enfonçant partiellement la pédale, la commande au pied maintient automatiquement le niveau de pression créé sans que le conducteur ne soit obligé d’ajuster la pression de son pied sur la pédale. Le relâchement de la pédale permet à l’air du circuit de s’échapper dans l’atmosphère par les orifices d’échappement. Étant donné que dans les systèmes pneumatiques, les pédales sont à ressort, elles ne produisent pas le même effort au pied que celles des circuits hydrauliques.

Les cylindres de frein et les régleurs de jeu (frein desserré)

Les cylindres de frein, les régleurs de jeu et les garnitures de frein

Le cylindre de frein (11) (14) (32) est un logement circulaire partagé au milieu par une membrane souple. La pression de l’air contre la membrane l’éloigne de la pression, ce qui entraîne la biellette vers l’extérieur et contre le régleur de jeu. La force exercée par ce mouvement dépend de la pression de l’air et de la taille de la membrane. Toute fuite dans la membrane laisse l’air s’échapper, ce qui rend le cylindre de frein moins efficace. Si la membrane est complètement déchirée, les freins ne fonctionnent plus.

Les cylindres de frein avant (32) sont généralement plus petits que les cylindres de frein arrière parce que les essieux avant supportent des poids moins importants que les essieux arrière. Le cylindre de frein est d’habitude logé sur l’essieu, à proximité de la roue à freiner. L ’air comprimé qui arrive par l’orifice d’admission exerce une pression contre la membrane et la biellette. Celle-ci est fixée à un levier en bras de manivelle, appelé régleur de jeu, au moyen d’une chape et d’un axe. Le déplacement longitudinal de la biellette sous l’effet de la pression exercée dans le cylindre de frein est transformé en mouvement rotatif de l’arbre à cames qui commande les mâchoires et les cames en S. La membrane et la biellette reprennent la position de repos sous l’effet du ressort de rappel logé dans le cylindre de frein lorsque l’air comprimé est évacué. Comme son nom l’indique, le régleur de jeu permet aussi de réduire le débattement qui se crée dans la timonerie, entre la biellette et les mâchoires de frein. Cette défaillance est provoquée par l’usure des garnitures de frein. Si les régleurs ne sont pas convenablement ajustés dans les limites établies, il y a risque de détérioration du rendement des freins et d’augmentation du temps de réaction. Ainsi, si le jeu devient excessif, la membrane risque de toucher le fond du cylindre, ce qui peut se traduire par une perte complète du freinage sur la roue en question.

Le schéma illustre la vis sans fin de deux types de régleurs de jeu manuels standard. Lorsque les freins sont serrés à fond, l’angle formé par la biellette et le bras du régleur ne doit pas être supérieur à 90° (angle droit).

Sur les régleurs manuels, il faut tourner la vis sans fin jusqu’à ce que les garnitures touchent les tambours, puis la desserrer, en général de 1/4 à 1/2 tour. Le réglage est maintenu par un dispositif de verrouillage, qui peut être un collier à ressort placé sur la tête du boulon de réglage, qu’il faut enfoncer quand la clé est insérée sur la tête. On parle alors d’un régleur de jeu à verrouillage. Sur certains régleurs, c’est une bille d’arrêt interne à ressort qui bloque le réglage en place. Cette dernière doit être déposée avant d’effectuer tout réglage. Plus le conducteur vérifie le « jeu » souvent, moins il risque que les freins ne lâchent. Il est rare que les véhicules « perdent » leurs freins à cause d’un manque d’air; le plus souvent, un tel accident est causé par un problème de réglage.

Puisque les régleurs de jeu automatiques ne sont pas à toute épreuve, il est important que le conducteur d’un véhicule équipé d’un tel dispositif sache comment les régler manuellement. Pour des renseignements sur le réglage manuel du régleur de jeu automatique de votre véhicule, veuillez consulter le fabricant. Le schéma illustre le mécanisme de frein qui équipe les essieux arrière de camion et les essieux de remorque. Sur l’essieu avant, le cylindre de frein et le régleur de jeu sont montés sur la plaque de support pour permettre aux roues directrices de pivoter.

La garniture de frein est fixée à la mâchoire; divers matériaux peuvent être utilisés pour la garniture en fonction des critères de freinage du véhicule. Les garnitures doivent permettre un freinage uniforme sur toutes les roues, avec perte minimale d’efficacité à haute température. Il y a réduction de l’efficacité du freinage quand les tambours chauffés se dilatent et se séparent des garnitures. Celles-ci, quand elles sont surchauffées, deviennent également moins efficaces.

Les freins à commande conique

Voici un autre type de frein que l’on retrouve sur les véhicules équipés de systèmes de freinage pneumatique. Le mouvement de la biellette du cylindre du frein insère une biellette à extrémité conique entre les galets de la mâchoire, ce qui force la garniture de la mâchoire contre le tambour.

Selon le type et la taille du véhicule, celui-ci peut être équipé d’un cylindre de frein sur chaque roue ou de deux cylindres par roue. Ces freins peuvent être équipés d’un dispositif de réglage automatique ou d’une molette à usage manuel.

Les freins à disque

Les freins à disque pneumatiques utilisés sur les gros camions fonctionnent selon le même principe que les freins à disque de voiture. L’air comprimé exerce une pression sur le cylindre de frein et le régleur de jeu, ce qui actionne les freins. Au lieu du système à came ou à commande conique des freins à tambour classiques des gros camions, c’est une « vis de commande » qui est utilisée et qui agit comme une vis de serrage, de façon à ce que les garnitures répartissent également la force des deux côtés du disque ou du rotor. Certains modèles de freins à disque possèdent un régleur automatique incorporé. Pour ceux qui nécessitent un réglage manuel, les normes de réglage sont différentes de celles des systèmes de freinage classiques à came en S. Il faut toujours vérifier les spécifications du fabricant avant de procéder au réglage. Certains freins à disque sont munis d’un système de freinage de stationnement à ressort monté sur le cylindre du frein de service.

Les freins hydrauliques assistés par air comprimé

Ce système a été conçu pour les véhicules de moyen tonnage pour les raisons suivantes : · Les moteurs diesel ne disposent d’aucune source de dépression de l’air à moins d’être équipés d’une pompe à vide. · Les véhicules de tonnage moyen peuvent être équipés d’un système de freins à air comprimé complet, bien que cela ne soit pas requis. · Ce système permet de remorquer une semi-remorque équipée de freins à air comprimé. Ce système de freinage est une combinaison des meilleures caractéristiques des systèmes pneumatiques et hydrauliques. Il utilise des freins hydrauliques sur chaque roue. Ces freins sont munis de régleurs de jeu fiables et nécessitent un minimum d’entretien. Dans ces systèmes, l’air comprimé peut servir, soit à activer les freins hydrauliques, soit à augmenter la pression hydraulique du frein, comme il sera expliqué plus loin.

Freins hydrauliques actionnés par un circuit pneumatique

Ce type de système est généralement équipé des mêmes composantes qu’un système pneumatique standard, y compris un avertisseur sonore et un voyant lumineux, un compresseur, un régulateur, des réservoirs secs et humides, ainsi qu’une commande au pied à simple ou à double pilotage. Ces composantes sont normalement situées aux mêmes endroits que dans le cas d’un système pneumatique intégral. De plus, le système est muni d’un ou de deux convertisseurs de pression hydraulique assistés par air comprimé selon qu’il s’agit d’un système unique ou double. Le système est composé d’un cylindre pneumatique ou d’un cylindre fixé à un cylindre principal. Lorsque la commande au pied est enfoncée, la pression de l’air agit sur la biellette du réservoir d’air et la pousse contre le piston du maître cylindre. Ceci produit une pression hydraulique acheminée par des canalisations vers les cylindres de roues, ce qui active les freins de service des essieux avant et arrière.

Système de freinage à dépression hydraulique

Un système de freinage à dépression utilise de l’air comprimé pour augmenter la puissance de freinage. Ce système fonctionne selon le même principe que les systèmes de freinage à vide sur la plupart des voitures. Ce type de système est généralement équipé des mêmes composantes qu’un système pneumatique standard, y compris un compresseur, un régulateur, et des réservoirs secs et humides. Ces composantes sont normalement situées aux mêmes endroits que dans le cas d’un système pneumatique intégral. La timonerie de la pédale du frein active un cylindre hydraulique principal qui envoie de la pression hydraulique vers le surpresseur. Dans un premier temps et à basse pression, le liquide hydraulique traverse le surpresseur et commence à mettre les cylindres de roues sous pression, ce qui fait déplacer les mâchoires de frein vers les tambours. Ces surpresseurs fonctionnent en principe de la même façon que les multiplicateurs de dépression «Hypower » et « Hydrovac » que l’on trouve sur la plupart des véhicules de petit ou de moyen tonnage, à l’exception qu’ils utilisent de l’air plutôt qu’un vide pour augmenter la pression hydraulique générée par le cylindre principal. L’unité de pressurisation est munie d’une soupape de réglage d’air à commande électrique vers laquelle l’air provenant du réservoir est acheminé.

Système à circuit simple

Le compresseur (1) pompe l’air et l’envoie dans le réservoir humide (5), qui est protégé des surpressions par une soupape de sûreté (4). Le régulateur (2) surveille la pression du réservoir. L’air comprimé du réservoir parvient à la commande au pied (31) par l’orifice situé au bas de la commande. Dès que le conducteur enfonce la commande au pied, l’air comprimé s’écoule vers les cylindres de frein avant et arrière du véhicule (32 et 11). Le déplacement des biellettes entraîne celui des régleurs de jeu, ce qui provoque la rotation des cames en S qui appuient les mâchoires contre le tambour. Le frottement ainsi créé entraîne l’arrêt du véhicule. Lorsque le conducteur relâche la pédale de la commande au pied, l’air qui se trouve dans le cylindre de frein est évacué par cette commande, ce qui provoque le desserrage des freins.

Clapets unidirectionnels

Le système illustré dans le schéma ci-dessous possède deux réservoirs (5) (10). Pour empêcher l’air de retourner des réservoirs dans le compresseur, on utilise les clapets unidirectionnels (7). Ce dispositif ne permet le passage de l’air que dans un sens et comprend un ressort. Lorsque la pression à l’orifice d’admission est supérieure à la tension du ressort, la bille du clapet, ou le disque, se soulève de son siège et laisse passer l’air vers l’orifice d’échappement. Lorsque la pression du côté échappement est supérieure à la pression d’admission, la bille, sous l’effet de la pression et du ressort, reprend sa position sur le siège, empêchant ainsi l’air de passer en sens inverse dans le clapet.

Le conducteur doit pouvoir avertir le conducteur qui le suit qu’il ralentit ou qu’il arrête son véhicule. Le contacteur de feu d’arrêt (25) est un contacteur électrique actionné pneumatiquement qui provoque l’allumage des feux de freinage à l’arrière du véhicule quand le conducteur freine.

Contacteur de feu d’arrêt

Soupape de desserrage rapide

Le principe de freinage a été décrit précédemment. Dans un système simple, l’air sous pression dans les cylindres de frein, quand le conducteur relâche la commande au pied, doit retourner à la commande pour permettre le desserrage des freins. Ce desserrage se fait plus lentement sur les véhicules à empattement long parce que les conduites sont plus longues entre la commande au pied et les cylindres de frein arrière. Pour que les freins puissent se desserrer rapidement et complètement, on installe une soupape de desserrage rapide (33) qui permet de décharger l’air employé pour le freinage près des cylindres de frein.

Valve relais

En général, la commande au pied est située plus près des roues avant que des roues arrière du véhicule. Ainsi, plus la distance entre les cylindres de frein arrière et la commande au pied est grande, plus le temps de réaction des freins arrière est important. Pour corriger ce défaut qui affecte plus particulièrement les véhicules à empattement long, on installe une valve relais (13) à proximité des cylindres de frein arrière. Cette valve relais est raccordée d’une part au réservoir principal par une canalisation de gros diamètre et d’autre part à la commande au pied par une canalisation qui devient la canalisation de commande; d’ailleurs, l’air dans la canalisation de commande s’arrête à la valve relais. Lorsque le conducteur appuie sur la pédale, la pression dans la canalisation de commande agit sur la partie supérieure de la valve relais, permettant ainsi à celle-ci de laisser passer l’air et de l’envoyer directement, par l’intermédiaire de la grosse canalisation, jusqu’aux cylindres de frein arrière. L ’air provenant du réservoir est à la même pression que l’air comprimé livré par la commande au pied. Lorsque le conducteur relâche la pédale, l’air qui commande la valve relais est évacué, ce qui coupe la circulation de l’air entre le réservoir et les cylindres arrière, qui eux-mêmes sont évacués par le dispositif de décharge rapide de la valve relais.

Répartiteur manuel de freinage des roues avant

Pour obtenir un meilleur contrôle de la direction sur route glissante, il peut être préférable de réduire la puissance de freinage appliquée aux roues avant. Pour cela, on installe un sélecteur de commande (35) dans la cabine et un répartiteur de freinage des roues avant (36) sur l’essieu avant. Sur route sèche, le conducteur place le sélecteur de commande en position « normale ». Le freinage sur les roues avant se fait donc normalement. Sur route glissante, le conducteur peut mettre le sélecteur de commande (35) à la position « route glissante ». Le sélecteur commande alors l’engagement du répartiteur de pression (36). La pression d’air appliquée aux roues avant est ainsi réduite de 50 % par rapport à la pression livrée aux cylindres de frein arrière.

Système à circuit simple avec répartiteur manuel de freinage des roues avant.

Répartiteur automatique de freinage des roues avant

Certains systèmes sont munis de répartiteurs de freinage automatiques (34). Ce répartiteur peut diminuer la puissance de freinage appliquée aux roues avant de 0 à 10 lb/po² selon le réglage. Entre la pression de réglage et une pression de freinage de 40 lb/po², on obtient une réduction d’environ 50 %. Entre 40 et 60 lb/po², la puissance de freinage diminue de moins de 50 %. À plus de 60 lb/po², il n’y a plus de réduction, toute la puissance de freinage est appliquée aux roues avant.

Le système de freinage pneumatique que nous venons d’étudier est celui d’un véhicule doté d’un seul pont arrière. Le schéma illustre le système de freinage pneumatique d’un véhicule équipé d’un répartiteur automatique de freinage des roues avant (34), d’une soupape de desserrage rapide (33) et de ponts arrière en tandem. Il y a des freins sur les deux ponts de tandem. La valve relais (13) a deux usages : la puissance de freinage est appliquée plus rapidement aux ponts arrière en tandem et les freins se desserrent plus rapidement lorsque le conducteur relâche la pédale.

Systèmes de freins de stationnement à ressort

Le mode d’installation des freins de stationnement à ressort et le type de circuit pneumatique adopté dépendent du type de véhicule. On peut installer, sur les véhicules équipés d’un système de freinage pneumatique des freins de stationnement à ressort assurant la sécurité du stationnement. Dans les systèmes de freinage de service standard, les freins sont actionnés par l’air comprimé et desserrés par des ressorts. Par contre, dans les systèmes de freins de stationnement à ressort, les freins sont actionnés par des ressorts et desserrés par l’air comprimé. Les cylindres des freins de stationnement sont fixés aux cylindres des freins de service et utilisent la même timonerie pour faire fonctionner les freins. Par conséquent, l’efficacité des freins de stationnement à ressort dépend du réglage du frein de service. Une commande située dans la cabine (activée par un bouton carré jaune) permet au conducteur de chasser l’air du circuit des freins de stationnement à ressort pour les serrer ou de remettre le circuit sous pression pour les desserrer. Certains systèmes peuvent disposer d’une commande accessoire activée à l’aide d’un bouton bleu, lequel n’actionne que les freins de stationnement à ressort du tracteur et non ceux de la remorque. Ces freins peuvent également servir de freins de secours; certains modèles, selon le type de circuit pneumatique dont ils sont équipés, provoquent le serrage automatique des freins quand la pression baisse.

Pour actionner une commande à ressort, le conducteur doit pousser le bouton de façon à desserrer les freins de stationnement à ressort. Il n’est pas possible de garder la commande en position de frein desserré lorsque la pression dans le circuit est inférieure à environ 35 lb/po². Lorsque la pression du réservoir principal baisse à environ 35 lb/po², la commande évacue automatiquement la pression d’air, ce qui entraîne le serrage des freins de stationnement à ressort. Certains modèles de véhicules plus anciens peuvent être munis d’un dispositif simple de commande à poussoir qui n’est pas doté d’un mécanisme de déclenchement automatique. Pour provoquer le serrage des freins de stationnement à ressort, il faut actionner la commande à main, même si la pression dans le réservoir principal est épuisée. Quand le véhicule roule normalement, la pression maintient le ressort comprimé prêt pour le stationnement ou le freinage de secours.

Au cours de l’inspection pré-trajet des freins à air comprimé ,le conducteur doit s’assurer que le ressort du frein de stationnement n’est pas bloqué manuellement sinon le ressort ne se détendra pas pour automatiquement serrer le frein. Il doit aussi vérifier si les cylindres de frein sont fissurés ou endommagés. Il est recommandé de poser un bouchon protecteur sur le cylindre afin d’empêcher aux débris d’y pénétrer. Le frein de stationnement à ressort n’intervient pas pendant le fonctionnement normal du frein de service. La pression de l’air maintient le ressort comprimé.

Application des freins de stationnement à ressort Freins serrés

Les freins à ressort sont avant tout des freins de stationnement, mais ils peuvent aussi être utilisés pour arrêter le véhicule en cas de manque de pression dans le réservoir principal. Dans ce cas, le délai nécessaire pour arrêter le véhicule est fonction des facteurs suivants : · le poids et la vitesse du véhicule; · la pente de la route; · la force des freins à ressort installés; · le réglage des freins de service.

Desserrage (remontage) mécanique

Certains types de freins de stationnement peuvent être desserrés mécaniquement par « remontage » ou « compression ». Ces freins sont équipés d’un boulon qui traverse le centre du cylindre et qu’il faut faire tourner pour comprimer le ressort. Il peut être nécessaire, au préalable, de retirer la plaque-frein et le goujon pour pouvoir atteindre la tête du boulon. Il existe également des freins à ressort munis d’un bouchon qu’il faut déposer pour insérer le boulon de remontage.

1. Compresseur 2. Régulateur 3. Dispositif d’assèchement de l’air 4. Soupape de sûreté 5. Réservoir d’alimentation ou réservoir humide 6. Robinets de vidange 7. Clapets unidirectionnels 8. Réservoir primaire ou réservoir sec 9. Indicateur de baisse de pression 10. Réservoir secondaire ou réservoir sec 11. Cylindres des freins de service arrière 12. Cylindres des freins de stationnement à ressort 13. Valves relais du tracteur 14. Cylindre de frein de service de la remorque 15. Cylindre de frein de stationnement à ressort de la remorque 16. Réservoirs de la remorque 17. Valve relais de la remorque 18. Soupape du frein de stationnement à ressort de la remorque

19. Canalisations empêchant la multiplication des forces de freinage 20. Coupleurs rapides 21. Canalisation d’alimentation (d’urgence) 22. Canalisation de commande (de service) 23. Soupape modulatrice du frein à ressort 24. Clapet de protection du tracteur 25. Contacteur de feu d’arrêt 26. Clapets bidirectionnels 27. Soupape de commande des freins de stationnement à ressort 28. Clapet d’alimentation de la remorque 29. Manomètres du réservoir 30. Commande manuelle des freins de la remorque 31. Commande au pied 32. Cylindres des freins de service avant 33. Soupape de desserrage rapide 34. Répartiteur automatique de freinage des roues avant-Ce schéma comprend un répartiteur automatique de freinage des roues avant (34)